تحقیق مدلسازی و حل مسئله زمانبندی جریان کارگاهی با زمان های تنظیم وابسته به توالی

توضیحات

تحقیق مدلسازی و حل مسئله زمانبندی جریان کارگاهی با زمان های تنظیم وابسته به توالیبرنامه ريزي عبارتست از تصميم گيري براي آينده و برنامه ريزي توليد به معني تعيين استراتژي توليد به جهت نحوه تخصيص خطوط توليدي براي پاسخگويي به سفارشات مي باشد. از برجسته ترين موارد در تهيه برنامه زماني توليد جهت خطوط توليدي، تعيين اندازه انباشته و توالي سفارشات و نحوه تخصيص منابع در طول زمان است [1]. ما همواره در مکالمات روزمره خود از اصطلاح زمانبندي2 استفاده مي کنيم، هر چند که ممکن است هميشه تعريف مناسبي از آن در ذهن نداشته باشيم. در حقيقت مفهوم آشنايي که ما عموما از آن استفاده مي کنيم فهرستي از برنامه هاست و نه زمانبندي. مستندات و برنامه هاي ملموس همچون برنامه کلاسي، برنامه حرکت اتوبوس و غيره. يک برنامه معمولا به ما مي گويد کي وقايع اتفاق مي افتد. جواب به سئوالاتي که با کي شروع مي شوند، معمولا اطلاعاتي در مورد زمان به ما مي دهد. حرکت اتوبوس از ساعت 6 شروع مي شود و تا ساعت 20 ادامه دارد. شام در ساعت 21 سرو خواهد شد و مواردي از اين دست. در برخي موارد نيز پاسخ ها به توالي وقايع اشاره مي کند. اتوبوس پس از روشن شدن هوا حرکت مي کند و شام پس از نظافت سالن سرو مي شود. بنابراين سئوالاتي که با کي شروع مي شوند، با اطلاعاتي در مورد زمان و يا توالي وقايع، که از برنامه بدست مي آيد پاسخ داده مي شوند. فرآيند ايجاد برنامه، تحت عنوان زمانبندي شناخته مي شود. هر چند که عموما برنامه ها ملموس و ساده به نظر مي رسند، اما فرآيند ايجاد آنها بدون درک عميقي از زمانبندي، پيچيده است. تهيه شام يک مسئله زمانبندي روزمره است که نيازمند انجام دادن کسري از فعاليتها است. مسائل زمانبندي در صنعت نيز ساختار مشابهي دارند. آنها شامل مجموعه اي از فعاليتها و مجموعه اي از منابع موجود جهت انجام آن فعاليتها است. همچنين در صنعت برخي از تصميمات تحت عنوان تصميمات برنامه ريزي شناخته مي شوند. فرآيند برنامه ريزي، منابع لازم جهت توليد و مجموعه فعاليتهاي مورد نياز جهت زمانبندي را تعيين مي کند. در فرآيند زمانبندي، ما نيازمند تعيين نوع و مقدار هر منبع هستيم و نتيجتا مي توانيم زمان شدني اتمام کارها را مشخص کنيم [2]. زمانبندي، فرآيند تخصيص منابع محدود به فعاليت ها در طول زمان، جهت بهينه سازي يک و يا چند تابع هدف است. منابع شامل نيروي انساني، ماشين آلات، مواد، تجهيزات کمکي و غيره مي باشند. عمليات هاي ماشين آلات، حرکتها، انتقالات و بارگيري ها و غيره نيز به عنوان مثالهايي از فعاليت مطرح مي باشند. فعاليت ها مي توانند داراي زودترين زمان شروع، ديرترين زمان خاتمه و زمان تحويل باشند. هدف از زمانبندي نيز مواردي چون حداقل زمان تکميل جهت يک مجموعه از سفارشات، حداقل ديرکرد، حداکثر تعداد فعاليتها و يا سفارشات تکميل شده در يک زمان مشخص، حداقل هزينه هاي راه اندازي، حداقل تعداد کارها يا سفارشات با تاخير، حداکثر استفاده از منابع، حداقل موجودي مياني، تعادل در استفاده از منابع و غيره است. حال با توجه به اهداف مورد نظر و با عنايت به محدوديت هاي موجود، از قبيل ظرفيت توليد، ظرفيت منابع، ميزان موجودي منابع، محدوديت بودجه و محدوديت زمان، مسئله زمانبندي و يا تخصيص منابع به فعاليتها در طول زمان انجام مي گيرد [3]. همانگونه که اشاره شد زمانبندي، تخصيص منابع در طول زمان براي اجراي مجموعه اي از وظايف است. اين تعريف دو مفهوم مختلف را در بردارد. اولا زمانبندي نوعي تصميم گيري است و فرايندي است که در جريان آن برنامه زماني تعيين مي شود. ثانيا زمانبندي مبحثي نظري است که مجموعه اي از اصول، مدلها، روشها و نتايج منطقي را در برمي گيرد، که براي ما بينشي عميق در مورد عمل زمانبندي فراهم مي آورد. قدمهاي دستيابي به تصميمات زمانبندي را طبق رويکردي سيستمي مي توان توصيف کرد. رويکرد سيستمي نشانگر ساختاري رسمي است که در عملکرد مديريتي امروزي از حمايتي فزاينده برخوردار است. چهار مرحله اصولي رويکرد سيستمي، فرمولبندي، تحليل، ايجاد و ارزيابي مي باشد. در مرحله اول، اساسا مسئله را تعريف و ضابطه هاي حاکم بر تصميم گيري را تعيين مي کنند. اين فعاليت، اغلب پيچيده و بغرنج است، ولي تصميمات مناسب و خوب بدون تعريف روشن مسئله و مشخص کردن صريح اهداف به ندرت ممکن است اتخاذ شود. تحليل، فرآيند مشروح بررسي عناصر مسئله و روابط متقابل آنها با يکديگر است. هدف از اين مرحله تعريف متغيرهاي تصميم گيري و نيز تشخيص روابط آنها با محدوديتهايي است که بايد از آن پيروي کند. مرحله ايجاد، فرآيند ساختن گزينه هاي مختلف جواب مسئله و نقش آن، تعيين گزينه هاي ممکن است. بالاخره، ارزيابي مشتمل بر فرآيند مقايسه گزينه هاي امکانپذير و انتخاب گزينه مطلوب جهت به کارگيري است. البته اين انتخاب مبتني بر ضابطه هايي است که در وهله نخست تعيين شده است. بررسي مدلها و روشهاي زمانبندي به توسعه مهارتها جهت صحت خروجي هاي مرتبط با مراحل چهارگانه کمک خواهد کرد. فرمولبندي ضابطه تصميم گيري شايد مشکلترين فرم از اين چهار مرحله باشد. آشنايي با مدلهاي مناسب به انجام فرآيندهاي تحليل و ترکيب کمک مي کند. مدلهايي که بررسي مي شود عناصر و روابط متقابل مهمي دارد که بارها در مسائل زمانبندي مشاهده مي شود. تئوري زمانبندي اصولا با مدلهاي رياضي سروکار دارد، يعني بين کار زمانبندي و توسعه مدلهاي زمانبندي رابطه برقرار مي کند و بطور پيوسته آنها را با مسائل نظري و عملي محک مي زند. ديدگاه نظري به طور غالب، داراي رويکري کمي است و سعي آن دست يافتن به ساختار مسئله در قالب شکل فشرده رياضي است. به ويژه اين رويکرد کمي، بابت تفسير اهداف تصميم گيري در قالب يک تابع هدف صريح و بيان موانع تصميم گيري به صورت محدوديتهاي صريح بکار گرفته مي شود [2]. تابع هدف آرماني بايد در برگيرنده تمام هزينه هاي سيستم براي اجراي تصميمات مربوط به زمانبندي باشد. به هر حال، به هنگام اجراي آن در عمل، اندازه گيري يا حتي مشخص کردن کامل چنين هزينه هايي مشکل است. درحقيقت در فرآيند برنامه ريزي هزينه هاي عمده عملياتي، تعيين مي شوند، در حالي که تفکيک هزينه هاي کوتاه مدت دشوارتر است و آنها اغلب ثابت و به عنوان يک هزينه کلي به نظر مي آيند. با وجود اين، سه نوع اهداف تصميم گيري در زمانبندي عمده تر به نظر مي رسند: بهره برداري کارا از منابع، پاسخگويي سريع به تقاضا و انطباق دقيق موعدهاي تحويل تعيين شده. غالبا مي توان از يک ضابطه مهم هزينه اي مربوط به سنجش عملکرد سيستم (مانند زمان بيکاري ماشين، زمان انتظار براي انجام کار يا تاخير کار) به عنوان جانشيني براي هزينه کل سيستم استفاده کرد. رويکردهاي کمي مسائل مربوط به اين معيارها در همه تحقيقات موجود در زمينه زمانبندي يافت مي شود. مي توان مسائل زمانبندي بر اساس ترکيب منابع و طبيعت کار، تقسيم بندي کرد. مدل مي تواند شامل يک و يا چند ماشين باشد. مجموعه کارها جهت فرآيند زمانبندي ممکن است ثابت باشد که در چنين شرايطي سيستم را ثابت مي ناميم. همچنين ممکن است در طول فرآيند زمانبندي، کارهاي جديد به سيستم اضافه شود که در اين شرايط سيستم پويا ناميده مي شود. معمولا دو نوع محدوديت در مسائل زمانبندي قابل بررسي است. اولا، محدوديتهايي که مرتبط با دسترسي به منابع هستند. ثانيا، محدوديتهاي تکنولوژيکي که در ترتيب انجام کارها وجود دارد. جواب مسئله زمانبندي، يافتن راه حلي امکانپذير براي اين دو نوع محدوديت است، به طوري که «حل» هر مسئله زمانبندي برابر با پاسخگويي به دو سوال زير است: کدام منبع براي انجام هر وظيفه تخصيص داده خواهد شد؟ هر وظيفه در چه وقت انجام خواهد شد؟ به عبارت ديگر، جوهره مسائل زمانبندي به تصميم گيري در مورد تخصيص منابع و توالي عمليات منحصر مي شود. نوشتارهاي زمانبندي مملو از مدلهاي رياضي براي پاسخگويي به اين دو سوال تصميم گيري است. به طور سنتي، مسائل زمانبندي به صورت مسائل بهينه سازي داراي محدوديت به ويژه مسائل مربوط به تخصيص منابع و توالي عمليات مورد بررسي قرار گرفته است. در پاره اي از موارد مسئله زمانبندي تنها مربوط به تخصيص منابع است و در اين حالات مدلهاي برنامه ريزي رياضي معمولا مي توانند براي تعيين تصميمات در زمينه تخصيص منابع بهينه مورد استفاده قرار گيرند. عناصر مهم مدلهاي زمانبندي، کارها و منابع اند. در تحقيقات مربوط به زمانبندي، منابع نوعا بر حسب قابليتهاي کمي و کيفي خود مشخص مي شوند، به طوري که نوع و ميزان هر منبع در مدل مشخص مي شود. هر کار بر حسب اطلاعاتي از قبيل منبع مورد احتياج، مدت انجام آن کار، زماني که انجام آن را مي توان شروع کرد و زمان تحويل آن توصيف مي شود. به علاوه مجموعه اي از کارها بعضا مي توانند بر حسب محدوديتهاي تکنولوژيکي (روابط تقدمي) که در مورد عناصر متشکله آن صدق مي کند بيان شوند. تئوري زمانبندي همچنين شامل يکسري تکنيک هاي متعدد جهت حل مسائل زمانبندي است. در واقع، شاخه زمانبندي به يک کانون مرکزي براي توسعه، کاربرد و ارزيابي روشهاي محاسباتي، تکنيک هاي شبيه سازي و رهيافت هاي حل ابتکاري1 مبدل شده است. انتخاب رويکرد مناسب براي حل مسئله به طبيعت مدل و تابع هدف مسئله وابستگي زيادي دارد. در برخي موارد، استفاده از تکنيک جابجايي جهت حل توصيه مي شود. يک جنبه مفيد جهت استنباط ارتباط مسائل زمانبندي و روشهاي حل، شاخه جديد علوم کامپيوتر با نام تئوري پيچيدگي2 است. عبارت پيچيدگي به ميزان انرژي مورد نياز جهت حل الگوريتم، اشاره دارد. به عنوان مثال در نظر بگيريد که مي خواهيم يک الگوريتم را براي حل مسئله اي به اندازه n بکار گيريم (اندازه مسئله متناسب با مقدار اطلاعات مورد نياز براي تشخيص مسئله است). تعداد محاسبات مورد نياز جهت حل مسئله به وسيله يک الگوريتم خاص معمولا يک حد بالا بر اساس تابعي از n دارد. چنانچه درجه بزرگي اين تابع با افزايش مقدار n بصورت يک چند جمله اي باشد، آنگاه ما مي گوييم الگوريتم، چند جمله اي است. به عنوان مثال اگر درجه بزرگي تابع n2 باشد (بوسيله O(n)2 نمايش داده مي شود)، الگوريتم چند جمله اي است و اگر تابع O(n)2 باشد تابع ديگر چند جمله اي نيست (در اين حالت نمايي است). گروهي از مسائل در دسته و يا کلاس مسائل ترکيبي دشوار3 گروهبندي شده اند. در طول ساليان متمادي دانشمندان علوم رياضي و کامپيوتر هيچ الگوريتم چند جمله اي را براي اين دسته مسائل ارائه نکرده اند. مسائل بهينه سازي به دشواري اين مسائل و يا حتي دشوارتر از آن، به عنوان مسائل کاملا سخت4 شناخته مي شوند. در اين مسائل دستيابي به جواب بهينه بعضا دشوار و بسيار وقت گير خواهد بود. بنابراين توسعه روشهاي ابتکاري و دستيابي به جوابهاي نسبتا خوب در اين ارتباط با اين مسائل مي تواند کارايي بالايي داشته باشد. یک گروه آشنا از این دست مسائل، بحث زمانبندی و تصمیم گیری های مرتبط با آن می باشد. در هر شرکت، يکی از مهمترين تصميمات مديران، انتخاب اندازه انباشته صحيح، انتخاب توالی توليد و همچنين زمانبندی است. به همين دليل، اين دسته مسائل در ادبيات پژوهش عملياتی، توجه بسياری از مقالات را به خود معطوف ساخته است. مسئله زمانبندی و اندازه انباشته به دو روش مختلف در ادبيات موضوع، مدل شده است. مسئله زمانبندی و اندازه انباشته گسسته که پنجره زمانی کوچک1 هم خوانده می شود، افق برنامه ريزی را به پريودهای زماني کوچک، تقسيم می کند به گونه ای که در هر پريود زمانی، حداکثر يک نوع محصول، قابل توليد است (شکل 1-1) [4]. در اين دسته از مسائل، اجراي تنظيم و توليد، تعداد صحيحی از پريودهای زمانی را شامل می شود. بنابراين اين مسئله، برخی مواقع، مسئله سيکل توليد2 نيز ناميده می شود [4] و بصورت گسترده ای در ادبيات موضوع، مطالعه شده است. در مقابل، مسئله زمانبندی و اندازه انباشته با محدوديت ظرفيت3 (CLSP) با نام پنجره زمانی بزرگ4 معروف است. اين مسئله، پريودهای زمانی بزرگتر که در هر پريود چندين محصول می تواند توليد شود را در نظر می گيرد. مدير برنامه ريزی بايد مقادير توليد در هر پريود را به گونه ای که تمامی سفارشات در زمان مناسب پوشش داده شوند، برنامه ريزی کند. فرمت فایل : Word ( قابل ویرایش ) تعداد صفحات : 92